Техника - молодёжи 1965-05, страница 12

МУТАЦИЯ

Составление подробной генетической карты. Мутант X (известно, что у него есть мутация в области г||, но ее точное положение в этой области неизвестно) скрещивается с четырьмя другими (а, 4 полосы вверху), у которых известны размеры мутировавших участков в одной и той же области г II. Если мутант X скрестить с мутантом А или В, то при рекомбинации возвращение к нормальному типу невозможно, а если с С или D, то возможно (Ь, нормальные обменивающиеся участки ДНК показаны пунктиром, а места обмена —-стрелками). Так удается все больше сужать зону, где расположена искомая мутация в ДНК мутанта X.

(дрозофилы, человека) он содержит не парные наборы хромосом (от отца и от матери), а только одну ДНК — матрицу наследственной информации.

И надо же было так случиться, что именно те методы, которые были разработаны в опытах с «никчемной» дрозофилой, привели к нынешнему триумфу в расшифровке тонкого строения гена!

Конечно, арсенал исследовательского вооружения у нынешнего экспериментатора несравненно богаче, чем тридцать-сорок лет назад, когда автор этих строк приступал к разработке центровой теории гена. Тогда у нас в распоряжении не было ни электронных микроскопов, ни меченых атомов, ни мощных ультрацентрифуг — всего того, что позволило использовать преимущества фагов перед дрозофилой. Понятно, почему именно сейчас удалось составить куда более подробные генетические карты, чем в свое время для дрозофилы.

Если посмотреть через электронный микроскоп на бактериофаг Т-4, глазам предстанет довольно простая картина: шестиугольная головка и нитевидный хвостик. Вот вам и «пожиратель бактерий»! Правда, эта простота лишь кажущаяся. Внутри головки упрятана хоть и единственная, но довольно длинная молекула ДНК, весящая чуть ли не в 100 млн. раз больше, чем водородный атом. Если бы ее удалось растянуть в ниточку, она заняла бы несколько сантиметров. Но, туго свернутая в спираль, она легко умещается в белковой оболочке размером с доли микрона.

Спиралька эта двойная. Скорее она напоминает веревоч ную лестницу, которую, взявшись за концы, скрутили в жгут — точь-в-точь как две хозяйки выжимают белье

«Фаг» («пожиратель») не вполне верное название для на шего героя — вируса Т-4. Это скорее мелкотравчатый «троянский конь», приводящий к гибели клетку, куда он проник, скажем кишечную палочку. Подкравшись к бактерии, он тотчас приклеивается к ней хвостиком. И впрыскивает в нее свою пружинку — ДНК- Белковая оболочка остается за бортом клетки.

Расплетаясь со скоростью 200—300 оборотов в секунду, спираль начинает штамповать самое себя. Боковины лестницы расходятся. Перекладины расцепляются посредине, словно замки-сцепления у железнодорожных вагонов.

О, это не простые замки! Каждая перекладина составлена из пары азотистых оснований: аденина (А), тимина (Т), гуанина (Г), цитозина (Ц). Оснований всего четыре. Но соединяются попарно лишь А с Т и Г с Ц. Внутри каждой пары основания подходят друг к другу, как ключ к замку, как матрица к пуансону. ДНК вируса Т-4 содержит около 200 тыс. пар таких оснований.

Но вот лестница ДНК разошлась, словно застежка-«молния». Одиночные нити-боковины с половинками перекладин притягивают из окружающей клеточной среды мономеры. И начинают строить из них новую боковину с полуперекладинами — взамен той, которая отделилась. В итоге из двух цепей образовалось четыре, а из одной ДНК — две. Теперь осталось сделать белковый чехол — и второй вирус готов.

Биосинтез белка протекает несколько сложнее. Матрицей здесь опять же служит ДНК вируса. Но в самом строительстве она участвует лишь косвенно — через посредника. Посредником служит матричная РНК (мРНК), которая штампуется молекулой ДНК. Переходя из ядра атакованной клетки в цитоплазму, мРНК прикрепляется к особым круглым тельцам — рибосомам. Там-то и происходит образование новых белков по «рабочим синькам» — мРНК. Для построения одного нового вируса требуется по меньшей мере 6 различных белковых компонентов. Так, под нажимом вторгшейся ДНК клетка вынуждена через 20 мин. выпустить 100 или больше копий вируса. После этого клетка кишечной палочки лопается, выпуская все вирусное воинство наружу. Троя пала. А вирусы рвутся к новым и новым бактериям, стремясь размножиться и заполонить собой всю пробирку.

Подобное копирование происходит с изумительной точностью. Лучше даже сказать: с полной тождественностью. Но, увы, и здесь случаются ошибки, хотя их вероятность ничтожно мала: что-то один раз в 10¹³—10¹⁵ случаев. Это в сотни и тысячи миллиардов раз реже, чем при самых тщательных синтезах, которые удаются человеку в пробирке. Но ведь у нас в пробирке миллиарды особей! Так что наверняка можно ожидать случайные ошибки.

Опечатка в газете нередко бывает смешной. Ее легко исправить. Но в ДНК живого организма она чаще всего оказывается роковой. Ибо это не просто ошибка: подумаешь, какие-то там несколько пар оснований из 200 тыс. переставлены местами! Нет, это мутация. Такой полимер продолжает самовоспроизводиться с ошибкой, передавая из поколения в поколение новое наследственное качество — как правило, вредное для организма. Правда, весьма полезное для экспериментатора. Да, именно эти ошибки дают ключ к анализу того набора генов, из которых составлена ДНК фага.

Отыскать мутации у дрозофилы сравнительно легко. Белые глаза или согнутые крылья, соответствующие разным генам в хромосоме, хорошо видны под микроскопом. То же самое можно сказать и об отсутствии щетинок, ответственность за которое несет один определенный ген. Труднее обнаружить градации внутри этого гена, когда у мухи отсутствуют не все щетинки, а лишь некоторые из них. Но и тут достаточно обычного оптического микроскопа. А в случае фага?

К сожалению, детали строения отдельного вируса не увидишь даже в самый мощный электронный микроскоп. Поэтому хотелось бы иметь макроскопический метод распознавания интересующих нас особей среди миллиардов им подобных «невидимок». К счастью, у фага Т-4 есть класс схожих мутантов, обозначаемый rll, который удается распознать по форме пятен,. образуемых на бактериальной культуре. Пятно— это область на поверхности культуры в стеклянной чашке, где фаги размножились и разрушили бактериальные клетки. Такая «бляшка», образованная за несколько часов, будет содержать около 10 млн. особей. Эти подсчеты легко проводить, даже не видя сами микроорганизмы: ведь мы знаем скорость, с какой размножается вирус! Но самое главное — размеры и форма пятен. Это наследственные характеристики фага — точь-в-точь как щетинки у дрозофилы. И, как щетин-

8

»